JP3338998B2 - 回転チュービング装置 - Google Patents

回転チュービング装置

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光治 藤森
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、建設工事の基礎杭
を現場打ちするアースドリル工法やベノト工法等のよう
に、略垂直の円筒状ケーシングを回転させながら、地盤
に押込み或いは引抜く回転チュービング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来基体に対し昇降駆動可能な昇降フレ
ームに、竪の円筒状のケーシングを回転させるモータ駆
動の第1回転環を回転自在に取付けた回転チュービング
装置では、該第1回転環と、昇降フレームにチヤツクシ
リンダを介して昇降自在に支持される保持環に回転自在
に支持させた第2の回転環との間に、チヤツクシリンダ
の伸縮力作用線と鋭角をなす上下対称配置のトグルリン
クを介して、摩擦沓を連結した発明(特開平6−272
253号発明)や、第1の回転環に半径方向の摺動自在
に取付けた摩擦沓と、昇降フレームにチヤツクシリンダ
を介して昇降自在に支持される保持環に回転自在に支持
させた第2の回転環との間を、該保持環の昇降により摩
擦沓をケーシングに接離可能なトグルリンクで連結した
発明(実公平7−15872号発明)等が知られている
が、何れもチヤツクシリンダで第2の回転環が第1回転
環の方に引寄せられるにつれ、トグルリンクによる倍力
作用で、摩擦沓によるケーシングつかみ力が加速度的に
増大する構成よりなる。
【0003】この従来技術では、昇降フレームを昇降さ
せてケーシングをつかみ換える際の摩擦沓の水平面内の
角度位置が、ケーシングに対し略一定しているから、ケ
ーシングの摩耗や変形等により、ケーシングの外径が部
分的に小さくなると、それに応じて摩擦沓のケーシング
つかみ力が加速度的に増大して、ケーシングの変形を大
きくし、ケーシングの寿命を低下させる点に問題があつ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、円筒状ケーシングの外径が摩耗や変形等により部分
的に減少しても、摩擦沓によるケーシングつかみ力が加
速度的に増大しないようにして、ケーシング寿命の低下
を防ぐことである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、基体に対し昇
降駆動可能な昇降フレームに、竪の円筒状のケーシング
を回転させるモータ駆動の第1の回転環を回転自在に取
付けた回転チュービング装置であつて、(イ) 該第1
回転環(1)に、放射状配置で揺動するように、夫々支
端を第1の枢軸(2)で枢架したレバー(3)と、
(ロ) 該各レバーの外端に夫々取付けた第2の枢軸
(4)を、夫々第1回転環の回転面に対する平行移動可
能に連結した第2の回転環(5)と、(ハ) 昇降フレ
ームに複数のチヤツクシリンダ(6)を介し昇降可能に
支持されて、第2回転環を第1回転環と同軸回転させる
ように保持する保持環(7)と、(ニ) 該チヤツクシ
リンダの伸縮によつて前記ケーシングの外面に接離する
トグルジヨイント機構を形成するように、各レバーの内
端に夫々第3の枢軸(8)で枢着された摩擦沓(9)と
を備え、(ホ) 第1,第2の枢軸を結ぶレバーの外側
中心線と、第1,第3の枢軸を結ぶレバーの内側中心線
との挟角(α)が、ケーシングに摩擦沓を押付ける際に
おける接触面間の摩擦角(δ)と、π/2ラジアンとの
和に略等しくなるように構成したことを特徴とする。
【0006】チヤツクシリンダの伸縮によるレバーの出
力端(第3枢軸)の回動速度は極めて小さいから、ケー
シングに摩擦沓を押付ける際における接触面間の運動摩
擦角は静止摩擦角に略等しい。
【0007】
【作用】上記構成によれば、図4のようにレバー3の出
力端に第3枢軸8で枢着した摩擦沓9が円筒状のケーシ
ング10の側壁に軽く接触した後におけるチヤツクシリ
ンダ6の出力Wにより、第3枢軸8が矢印C方向に僅少
回動して、該摩擦沓が図2のようにケーシングをつかん
で平衡した時には、図3に示すように、第1,第2の枢
軸2,4を結ぶレバーの外側中心線Rと第1,第3の枢
軸2,8を結ぶレバーの内側中心線rとの挟角をα、第
1枢軸2の中心を通る第1回転環1の回転面Oに対する
外側中心線Rと内側中心線rの傾角を夫々β,γとし、
且つ前述の符号R,rが夫々第1枢軸2を中心とする第
2枢軸4,第3枢軸8の回転半径の大きさを代表すると
すれば、第2枢軸4に作用するチヤツクシリンダ出力W
によつて第3枢軸8に伝達される内側中心線と直角な回
転力Pは下記の数式1で表わされ、又トグルジヨイント
機構を介して該回転力Pが摩擦沓に与える分力Paは、
該摩擦沓をケーシング側壁に対し直角に押付ける方向A
に対し、ケーシングと摩擦沓との間の摩擦角δだけ傾斜
した方向Bに作用し、該分力Paは、回転力Pと分力P
aの挟角をθとすれば、下記の数式2で表わされる。又
回転力Pの他方の分力Pbは第1枢軸2で受止められ
る。
【0008】
【数1】
【0009】
【数2】
【0010】又レバーの内外中心線間の挟角αは、摩擦
角δとπ/2ラジアンの和に等しいため、下記の数式
3、即ち数式4が成立するし、図3の構成よシ角γ,
δ、θ間には下記の数式5の関係があるから、角βが角
θに等しいことは明らかである。
【0011】
【数3】
【0012】
【数4】
【0013】
【数5】
【0014】従つて前記数式2は、結局下記の数式6で
表わされるから、摩擦沓をケーシング側壁に押付ける分
力PaのA方向分解力Nは下記の数式7で表わされ、該
分力Paの竪方向分解力Tは、ケーシングに対する摩擦
沓の摺動抵抗に打勝つように作用する。
【0015】
【数6】
【0016】
【数7】
【0017】従つてチヤツクシリンダ6の制御回路に設
けたリリーフ弁の設定圧力を調節するなど、チヤツクシ
リンダの出力Wの最大値を一定限度に制限する手段を設
けることにより、摩擦沓によるケーシングつかみ力Nを
略一定に保持することができる。尚ケーシングのつかみ
を解放する際は、チヤツクシリンダの逆向き出力によつ
て第3枢軸8に作用する回転力が、ケーシングつかみ時
と逆向きになるから、容易に解放できる。
【0018】
【発明の実施の形態】図1〜図7は、大口径の基礎杭の
現場打ちに使用する穿孔用の円筒状ケーシング10を、
回転させながら地盤に垂直に圧入する回転チュービング
装置の実施形態を示し、図1及び図5により明らかな箱
形の昇降フレーム11は、その四隅に夫々植設した外筒
12と、これに夫々対応して中空の矩形盤状の基体13
の四隅に夫々植設した内筒14とよりなるテレスコープ
状伸縮支柱15を、該伸縮支柱に内蔵した昇降シリンダ
16で伸縮させることにより、矩形盤状の基体13に対
し水平を保持して昇降自在である。17は基体13の四
隅に夫々取付けた垂直の油圧シリンダのピストンロツド
下端に接地板18を傾動自在に取付けてなる伸縮支脚を
示し、該伸縮支脚17は、地盤上に基体13を水平に安
定支持させる。
【0019】T字形断面の第1回転環1の下部に設けた
環状大歯車部1aは、基体13に設けた円筒状ケーシン
グ挿通孔13aと軸線を同じくして昇降フレーム11の
底板上に固着した環体19の外周にボールベアリング2
0を介して水平面内での回動自在に支持され、該第1回
転環1の上部は昇降フレーム11の頂板に設けた孔内に
回動自在に嵌合する。図1及び図6により明らかなよう
に、昇降フレーム11の前後に夫々左右対称的に取付け
た油圧モータ21は、その出力軸のピニオン22が、夫
々アイドルギア23を介して環状大歯車部1aに連動連
結され、第1回転環1を正逆どちらの方向にも駆動し得
る。1bは第1回転環1の内周に固着したベアリング2
0の防塵筒である。
【0020】図1及び図2に示すように、放射状配置の
6個のU字状レバー3の下部支端は、第1回転環1上の
両側ブラケツト1c間に夫々第1枢軸2で揺動自在に枢
架され、該レバー3の外端(第1枢軸に関し外側の端
末)に夫々取付けた第2枢軸4の両端は、夫々断面T字
形の第2の回転環5上に直立する両側ブラケツト5cに
第1回転環1の回転面と平行に穿設した長孔5bに係合
する。
【0021】このT字形第2回転環5の下部環5aは、
ローラベアリング24を介して保持環7の内側に水平面
内での回動自在に支承され、該保持環の下側に周囲を均
分して植設した4個の支柱部7aの下端を、これに夫々
対応して昇降フレーム11の下側に直立固定したチヤツ
クシリンダ6のピストンロツド6a上端にピン連結25
して、該各支柱部7aの外側が摺動自在に当接する位置
決め部26を昇降フレーム上に取付けることにより、保
持環7或いは第2回転環5を第1回転環1と同軸に昇降
し得るように昇降フレーム11に支持させる。図2の2
7は、昇降フレーム11の下限位置においてチヤツクシ
リンダが遊嵌する基体13の孔を示す。
【0022】第2回転環5の内周より下方に突出させた
ベアリング24の防塵筒28(図6参照)と、該第2回
転環の下部環5aとの間には、第1回転環1の外周部上
に同軸に直立固定した防塵筒29が稍ルーズに嵌合し
て、該両防塵筒28,29等の嵌合部分は、第1,第2
の回転環1,5の同軸性を助けている。尚4個のチヤツ
クシリンダの制御回路には、これを等長伸縮するよう
に、供給圧油を等量宛分配する分配装置を設けるのがよ
い。
【0023】チヤツクシリンダ6の伸縮によつてケーシ
ング10の外面に接離するトグルジヨイント機構を形成
するように、各レバー3の内端(第1枢軸に関し内側の
端末)に夫々第3枢軸8で枢着された摩擦沓9は、円筒
状ケーシング10の外面に適合する接触板部9a(図1
及び図5参照)と、その上下のフランジ部9bとの間
を、レバー3に枢着される両側の垂直梁9cで一体に結
合してなる。
【0024】前述のように、摩擦沓9をケーシング10
に押付ける際における接触面間の摩擦角δとπ/2ラジ
アン(90度)との和に等しいレバー3の内外中心線
r,Rの挟角αの大きさは、ケーシングと摩擦沓の材質
や剛性と、該摩擦沓の接触面の摩擦増大用凹凸の有無に
応じて100〜110度に設定するのがよい。図3のD
はチヤツクシリンダ6の伸縮によるレバー3の回動範囲
を示し、該チヤツクシリンダの収縮時には、摩擦沓9の
上端フランジ部9bが、昇降フレーム11上に取付けた
チヤツク装置等の剛性カバー30の内周の内鍔状ストツ
パ30a(図2,図5参照)に当接して、該摩擦沓をケ
ーシング10より離脱させる。尚図1及び図5,図6は
チヤツクシリンダの最伸長状態を示す。
【0025】図7は基体13の後部に取付けた伸縮調節
可能なビーム31の先端の竪長孔31aを、アースドリ
ル或いはハンマグラブ穿孔装置の搭載車両32に取付け
たピン33で着脱自在に連結し、該ピン33を中心とし
て、回転チュービング装置34の前部を、車両32に取
付けた適宜の持上げ装置(図示せず)で持上げ運搬し得
るようにしている。
【0026】チヤツクシリンダ6を収縮してカバー30
内に摩擦沓9を引込み、且つ油圧モータ21を停止させ
た回転チュービング装置34にケーシング10を挿置し
て、これを地盤Gに圧入する際は、該摩擦沓引込み操作
(ケーシングからの摩擦沓離脱操作)後に、伸縮支柱1
5を伸長させる操作を行うことにより、昇降フレーム1
1を図7に鎖線Eで示したように上昇させ、次でチヤツ
クシリンダの伸長による摩擦沓でのケーシングつかみ操
作と、油圧モータ21による第1回転環1のケーシング
押込み方向駆動操作と、伸縮支柱15の収縮操作とを順
次行わせる制御を反覆して、ケーシングを尺取り虫状に
順次地盤に圧入する。穿孔完了後における生コンクリー
トの打設中、或いは打設直後に、圧入したケーシングを
引抜く場合は、該ケーシングを摩擦沓でつかんで逆回転
或いは左右に回転揺動させながら、昇降フレームを上昇
させる制御を反覆して行えばよいことは明らかである。
【0027】
【発明の効果】本発明の回転チュービング装置は、再三
の使用によつて、円筒状ケーシングの外径が地盤との摩
擦による摩耗や変形により、部分的に減少しても、摩擦
沓による円筒状ケーシングのつかみ力を略一定に維持す
るように構成したから、従来のようにケーシングをつか
み換える摩擦沓の水平面内の角度位置がケーシングに対
し略一定しているのと、ケーシングの外径減少に応じた
摩擦沓のケーシングつかみ力の加速度的増大とが協同し
て、ケーシングの外径減少を早める恐れが無く、高価な
ケーシングの寿命を従来より著しく永くすることができ
る効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】左半分のカバーを切断して示す本発明一実施形
態の平面図である。
【図2】円筒状ケーシングのつかみ状態を示す図1のX
−X断面に相当した縦断側面図である。
【図3】図2の力図である。
【図4】円筒状ケーシングをつかむ際の説明図である。
【図5】チヤツクシリンダの最伸長時における図1のY
−Y断面に相当した縦断側面図である。
【図6】図1のZ−Z断面に相当した昇降フレームの縦
断側面図である。
【図7】回転チュービング装置全体の概略を示す側面図
である。
【符号の説明】
1 第1回転環 2 第1枢軸 3 レバー 4 第2枢軸 5 第2回転環 6 チヤツクシリンダ 7 保持環 8 第3枢軸 9 摩擦沓 10 円筒状ケーシング 11 昇降フレーム 13 基体

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基体に対し昇降駆動可能な昇降フレーム
    に、竪の円筒状のケーシングを回転させるモータ駆動の
    第1の回転環を回転自在に取付けた回転チュービング装
    置であつて、(イ) 該第1回転環(1)に、放射状配
    置で揺動するように、夫々支端を第1の枢軸(2)で枢
    架したレバー(3)と、(ロ) 該各レバーの外端に夫
    々取付けた第2の枢軸(4)を、夫々第1回転環の回転
    面に対する平行移動可能に連結した第2の回転環(5)
    と、(ハ) 昇降フレームに複数のチヤツクシリンダ
    (6)を介し昇降可能に支持されて、第2回転環を第1
    回転環と同軸回転させるように保持する保持環(7)
    と、(ニ) 該チヤツクシリンダの伸縮によつて前記ケ
    ーシングの外面に接離するトグルジヨイント機構を形成
    するように、各レバーの内端に夫々第3の枢軸(8)で
    枢着された摩擦沓(9)とを備え、(ホ) 第1,第2
    の枢軸を結ぶレバーの外側中心線と、第1,第3の枢軸
    を結ぶレバーの内側中心線との挟角(α)が、ケーシン
    グに摩擦沓を押付ける際における接触面間の摩擦角
    (δ)と、π/2ラジアンとの和に略等しくなるように
    構成したことを特徴とする回転チュービング装置。
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